材料分析必备工具｜EDS 能谱仪：原理、应用与实战问题指南

EDS的分析基于特征 X 射线的产生与识别，主要分为“激发-跃迁-检测”三步：

1、激发：当电子束轰击样品时，会将样品原子内层的电子击出，形成空位。

2、跃迁：原子外层电子会跃迁到内层空位，在此过程中释放出能量，该能量以 X 射线的形式辐射出来，即 “特征 X 射线”。

3、检测：特征 X 射线的能量与原子序数一一对应（如铁的特征 X 射线能量约为 6.4keV），EDS 检测器通过识别 X 射线的能量和强度，即可确定样品中包含的元素种类及相对含量。

图2 能级跃迁过程示意图

EDS 凭借快速、便捷的优势，广泛应用于材料、冶金、地质、生物等领域，核心应用场景包括：

元素定性分析：通过检测特征 X 射线的能量，可快速确定样品中存在的元素。

元素半定量分析：根据特征 X 射线的强度，结合标准样品或理论计算，可估算出各元素的相对含量。

元素面分布分析：搭配电镜的扫描功能，可获取特定元素在样品表面的分布图像（即“元素mappings”），直观展示元素的富集或缺失区域。

图3 阳极材料的SEM-EDS结果

（DOI：10.13374/j.issn2095-9389.2021.09.12.001）

1、为什么会有重叠峰？

答：EDS的能量分辨率约为136eV，若两元素的特征峰能量差小于分辨率，则难以区分。

2、为什么EDS无法检测H、He、Li、Be等轻元素？

答：H、He元素只有K层电子，被激发后没有外层电子回填，不会产生X射线；Li、Be的特征X射线能量低于能谱分辨率，信号弱，检测困难。

图4 EDS中常见重叠峰